Что предполагает методика измерений

Что предполагает методика измерений

Методики выполнения измерений: разработка, исследование, применение

Методики измерений или методики выполнения измерений являются одним из важных и неотъемлемых элементов деятельности любой лаборатории.
Результатом деятельности (или «продуктом») лаборатории является результат измерений (для величин) или результат испытаний, анализа (для качественных свойств). И как к любому продукту деятельности, к результатам измерений/испытаний/анализа Заказчиком предъявляются требования к качеству в зависимости от предназначенного использования этих результатов. Процесс получения результатов измерений/испытаний/анализа прописывается в методике измерений. И качество методики измерений напрямую влияет на качество получаемых по ней результатов измерений/испытаний/анализа.

В соответствии с определением, приведенным в Законе Республики Беларусь «ОБ ОБЕСПЕЧЕНИИ ЕДИНСТВА ИЗМЕРЕНИЙ»:

Методика выполнения измерений – совокупность правил и процедур выполнения измерений, которые обеспечивают получение результатов измерений, точность которых находится в установленных границах с заданной вероятностью.

Качество методик измерений зависит от:

Что касается требований к разработке и оформлению методик измерений, здесь основополагающим является ГОСТ 8.010. Методика измерений должна не только включать назначение (для измерения каких величин/определения каких свойств она предназначена), подробное описание процедуры измерений (от выбора средств измерений, реактивов, испытательного и вспомогательного оборудования до получения значения измеряемой величины/качественного свойства), но и рабочие характеристики методики измерений, в том числе показатели точности измерений по СТБ ИСО 5725. Кроме того, методика измерений должна содержать информацию об уровне качества получаемых по ней результатов измерений, который численно выражается неопределенностью измерения.

Требования к установлению рабочих характеристик методик измерений и оцениванию неопределенности измерения установлены в ГОСТ ISO/IEC 17025-2019.
Рабочие характеристики методик измерений устанавливаются на основании экспериментальных данных, полученных в лаборатории (при внутрилабораторном исследовании) или группе лабораторий (при межлабораторном исследовании), и будут характеризовать качество реализации методики измерений в данной лаборатории или группе лабораторий. Существует много документов, которые описывают правила организации исследований (экспериментов) по установлению рабочих характеристик методик измерений в зависимости от вида измерений, основными из которых являются СТБ ИСО 5725.

Установление рабочих характеристик методик измерений.

Независимо от того, каким способом исследуются рабочие характеристики, любая компетентная лаборатория должна иметь о них информацию и подтвердить, что для ее деятельности эти значения рабочих характеристик являются актуальными. Иными словами, мало красиво и правильно описать процедуру измерений в методике измерений, нужно еще правильно и с установленными рабочими характеристиками ее реализовать в лаборатории. Рабочие характеристики, и в первую очередь показатели точности, установленные для методики измерений, являются критериями для оценки качества измерений, проводимых в лаборатории, например, посредством организации и проведения внутрилабораторного контроля.

В рамках лаборатории установление рабочих характеристик методик измерений:

Оценивание неопределенности измерения

Неопределенность измерения, приписываемая результатам измерений, позволяет лаборатории знать уровень качества своих измерений, управлять этим уровнем качества и компетентно удовлетворять потребности заказчиков. Основополагающим документом по оцениванию неопределенности измерений является.

Оценивание неопределенности измерения:

Рабочие характеристики методик измерений и неопределенность измерения являются аналогом показателей качества продукции. И так же как к качеству продукции, к ним должны предъявляться определенные требования (критерии), а лаборатория должна проверять (периодически контролировать) соответствие реальных значений рабочих характеристик применяемых методик измерений и заявляемой неопределенности измерения установленным критериям. Это необходимо для гарантии качества проводимых измерений, что в свою очередь ведет к правильности принятии решений о соответствии установленным требованиям на основании результатов измерений.

Если Вы столкнулись с необходимостью Установления рабочих характеристик МВИ или необходимостью разработки Методики оценивания неопределенности, пожалуйста проконсультируйтесь по данным вопросам у наших специалистов.

Источник

Лекция 2. Виды и методы измерений

Описание

1. Основные понятия и определения. Виды измерений.

2. Методы измерений.

3. Понятие о точности измерений.

4. Основы обеспечения единства измерений

Оглавление

1. Основные понятия и определения. Виды измерений

Измерение — совокупность операций по применению системы измерений для получения значения измеряемой физической величины.

Измерения могут быть классифицированы по метрологическому назначению на три категории:

Ненормированные – измерения при ненормированных метрологических характеристиках.

Технические – измерения при помощи рабочих средств измерений.

Метрологические – измерения при помощи эталонов и образцовых средств измерений.

Ненормированные измерения наиболее простые. В них не нормируются точность и достоверность результата. Поэтому область их применения ограничена. Они не могут быть применены в области, на которую распространяется требование единства измерений. Каждый из нас выполнял ненормированные измерения длины, массы, времени, температуры не задумываясь о точности и достоверности результата. Как правило, результаты ненормированных измерений применяются индивидуально, т.е. используются субъектом в собственных целях.

Технические измерения удовлетворяют требованиям единства измерений, т.е. результат бывает получен с известной погрешностью и вероятностью, записывается в установленных единицах физических величин, с определённым количеством значащих цифр. Выполняются при помощи средств измерений с назначенным классом точности, прошедших поверку или калибровку в метрологической службе. В зависимости от того, предназначены измерения для внутрипроизводственных целей или их результаты будут доступны для всеобщего применения, необходимо выполнение калибровки или поверки средств измерений. Средство измерений, прошедшее калибровку или поверку, называют рабочим средством измерений. Примером технических измерений является большинство производственных измерений, измерение квартирными счётчиками потреблённой электроэнергии, измерения при взвешивании в торговых центрах, финансовые измерения в банковских терминалах. Средство измерений, применяемое для калибровки других средств измерений, называют образцовым средством измерений. Образцовое средство измерений имеет повышенный класс точности и хранится отдельно, для технических измерений не применяется.

Метрологические измерения не просто удовлетворяют требованиям единства измерений, а являются одним из средств обеспечения единства измерений. Выполняются с целью воспроизведения единиц физических величин для передачи их размера образцовым и рабочим средствам измерений. Метрологические измерения выполняет метрологическая служба в стандартных условиях, сертифицированным персоналом.

В дисциплине «Метрология, стандартизация и сертификация» рассматриваются технические измерения.

Можно выделить следующие виды измерений.

1) По характеру зависимости измеряемой величины от времени методы измерений подразделяются на:

2) По способу получения результатов измерений (виду уравнений измерений) методы измерений разделяют на прямые, косвенные, совокупные и совместные.

При прямом измерении искомое значение величины находят непо­средственно из опытных данных (например, измерение диаметра штан­генциркулем).

При косвенном измерении искомое значение величины определяют на основании известной зависимости между этой величиной и величинами, подвергаемыми прямым измерениям.

Совместными называют измерения двух или нескольких не одноимённых величин, производимые одновременно с целью нахождения функциональной зависимости между величинами (например, зависимости длины тела от температуры).

Совокупные – это такие измерения, в которых значения измеряемых величин находят по данным повторных измерений одной или нескольких одноименных величин (при различных сочетаниях мер или этих величин) путем решения системы уравнений.

3) По условиям, определяющим точность результата измерения, мето­ды делятся на три класса.

Измерении максимально возможной точности (например, эталонные измерения), достижимой при существующем уровне техники.

Контрольно-поверочные измерения, погрешность которых с определенной вероятностью не должна превышать некоторое заданное значение.

Технические измерения, в которых погрешность результата определяется характеристиками средств измерения.

4) По способу выражения результатов измерений различают абсолютные и относительные измерения.

Абсолютное измерение основано на прямых измерениях величины и (или) использования значений физических констант.

При относительных измерениях величину сравнивают с одноименной, играющей роль единицы или принятой за исходную (например, измерение диаметра вращающейся детали по числу оборотов соприкасающегося с ней аттестованного ролика).

5) В зависимости от совокупности измеряемых параметров изделия различают поэлементный и комплексный методы измерения.

Поэлементный метод характеризуется измерением каждого параметра изделия в отдельности (например, эксцентриситета, овальности, огранки цилиндрического вала).

Комплексный метод характеризуется измерением суммарного пока­зателя качества (а не физической величины), на который оказывают влияние отдельные его составляющие (например, измерение радиального биения цилиндрической детали, на которое влияют эксцентриситет, овальность и др.).

2. Методы измерений

Метод измерений – прием или совокупность приемов сравнения измеряемой физической величины с ее единицей в соответствии с реализо­ванным принципом измерений. Можно выделить следующие методы из­мерений.

По способу получения значения измеряемых величин различают два основных метода измерений.

Метод непосредственной оценки – метод измерения, при котором значение величины определяют непосредственно по отсчетному устройству измерительного прибора прямого действия.

Метод сравнения с мерой – метод измерения, при котором измеряемую величину сравнивают с величиной, воспроизводимой мерой.

Разновидности метода сравнения:

При измерении линейных величин независимо от рассмотренных методов различают контактный и бесконтактный методы измерений.

В зависимости от измерительных средств, используемых в процессе измерения, различают:

3. Понятие о точности измерений

Точность результата измерения – характеристика качества измерения, отражающая близость к нулю погрешности его результата.

Эти погрешности являются следствием многих причин: несовершенства средств измерений, метода измерений, опыта оператора; недостаточной тщательности проведения измерения; воздействия внешних условий и т.д. Для оценки степени приближения результатов измерения к истинному значению измеряемой величины используются методы теории вероятности и математической статистики, что позволяет с определенной достоверностью оценить границы погрешностей, за пределы которых они не выходят. Это дает возможность для каждого конкретного случая выбрать средства и методы измерения, обеспечивающие измерение результата, погрешности которого не превышают заданных границ с требуемой степенью доверия к результатам измерений (достоверностью).

Класс точности – обобщённая метрологическая характеристика средства измерения.

Класс точности определяется и обозначается по-разному. Наибольшее распространение получили три варианта, каждый представляет собой выраженное в процентах значение относительной погрешности:

– относительно измеренного значения (относительная погрешность),

– относительно максимального значения шкалы (приведённая погрешность),

– относительно участка шкалы (приведённая к участку шкалы погрешность).

Рассмотрим эти три варианта.

Вариант 1. Относительная погрешность.

Чтобы по классу точности определить значение абсолютной погрешности, результат измерения умножают на класс точности и делят на сто, чтобы избавиться от процентов. Например, вольтметром класса точности 0,1 получено значение 10,000 В.

Абсолютная погрешность составит: (10,000 В ∙ 0,1 %) / 100 % = 0,010 В. Запись результата: (10,000 ± 0,010) В, с вероятностью 95 % (эта вероятность по умолчанию назначается для технических измерений, исходя из этой вероятности определяется и класс точности). При нормировании по относительной погрешности, значение класса точности заключают в кружок. Как правило, обозначение класса точности размещают в правом нижнем углу на шкале средства измерений.

Вариант 2. Приведённая погрешность.

Чтобы по классу точности определить значение абсолютной погрешности, максимальное значение шкалы умножают на класс точности и делят на сто, чтобы избавиться от процентов. Например, вольтметром класса точности 0,1 получено значение 10,000 В. Максимальное значение шкалы составляет 20,000 В.

Абсолютная погрешность составит: (20,000 В ∙ 0,1 %) / 100 % = 0,020 В. Запись результата: (10,000 ± 0,020) В, с вероятностью 95 %. При нормировании по приведённой погрешности, значение класса точности не сопровождают никакими знаками.

Вариант 3. Приведённая к участку шкалы погрешность.

Чтобы по классу точности определить значение абсолютной погрешности, размер участка шкалы умножают на класс точности и делят на сто, чтобы избавиться от процентов. Рассмотрим два примера, для случая, когда вся шкала поделена на два участка.

Пример 1. Участок шкалы от 0,000 В до 12,000 В, отмечен галочкой. Вольтметром класса точности 0,1 получено значение 10,000 В.

Абсолютная погрешность составит: (12,000 В ∙ 0,1 %) / 100 % = 0,012 В. Запись результата: (10,000 ± 0,012) В, с вероятностью 95 %.

Пример 2. Участок шкалы от 12,000 В до 20,000 В, также отмечен галочкой. Вольтметром класса точности 0,1 получено значение 15,000 В.

Абсолютная погрешность составит: (8,000 В ∙ 0,1 %) / 100 % = 0,008 В. Запись результата: (15,000 ± 0,008) В, с вероятностью 95 %. При нормировании по приведённой к участку шкалы погрешности, значение класса точности помещают над галочкой. Участки шкалы, относительно которых нормируется погрешность, обозначают галочками.

Варианты классов точности обусловлены отличием конструктивных, системных и схемотехнических решений средств измерений.

Корректная запись результатов

Запись результатов измерений производится по следующим правилам.

1) Погрешность указывается двумя значащими цифрами, если первая равна 1 или 2. Погрешность указывается одной значащей цифрой, если первая равна 3 или более. Все остальные цифры должны быть не значащими.

Значащей цифрой называется любая цифра числа, записанного в виде десятичной дроби, начиная слева с первой отличной от нуля цифры, независимо от того, где она находится – до запятой или после запятой.

2) Результат измерения округляется в соответствии с его погрешностью, т.е. записывается с той же точностью, что и погрешность.

Рассмотрим пример. Результат измерения: 10,645701, погрешность 0,012908.

1) Рассматриваем погрешность. Первая значащая цифра 1, поэтому оставляем две значащие цифры, округляя, записываем: 0,013.

2) Рассматриваем результат измерения. Погрешность записана с точностью до третьего знака после запятой, поэтому в результате также оставим три знака. Округляя, записываем: 10,646.

Корректная запись: 10,646 ± 0,013.

Корректная запись обеспечивает адекватность и сопоставимость результатов различных измерений и является одним из элементов единства измерений. Как правило, отбрасывание избыточных цифр не приводит к дополнительной погрешности, поскольку избыточные цифры обусловлены точностью вычислений, а не точностью измерений.

4. Основы обеспечения единства измерений

Специализация и кооперирование производства в масштабах страны, основанные на принципах взаимозаменяемости, требуют обеспечения и сохранения единства измерений.

Обеспечение единства измерений – деятельность метрологических служб, направленная на достижение и поддержание единства измерений в соответствии с правилами, требованиями и нормами, установленными государственными стандартами и другими нормативно-техническими документами в области метрологии.

В 1993 г. был принят Закон Российской Федерации «Об обеспечении единства измерений», который устанавливает правовые основы обеспечения единства измерений в нашей стране. Он состоит из семи разделов: общие положения; единицы величин, средства и методики выполнения измерений; метрологические службы; государственный метрологический контроль и надзор; калибровка и сертификация средств измерений; ответственность за нарушение закона и финансирование работ по обеспечению единства измерений. В Законе дано следующее определение понятия «единство измерения»:

«Единство измерения – состояние измерений, при котором их результаты выражены в узаконенных единицах величин и погрешности измерений не выходят за установленные границы с заданной вероятностью».

Обеспечение единства измерений является задачей метрологических служб.

Метрологическая служба – совокупность субъектов, деятельности и видов работ, направленных на обеспечение единства измерений.

Закон определяет, что Государственная метрологическая служба находится в ведении Госстандарта России и включает: государственные научные метрологические центры; органы Государственной метрологической службы регионов страны, а также городов Москва и Санкт-Петербург.

Источник

МЕТОД И МЕТОДИКА ИЗМЕРЕНИЙ

Выбор того или иного метода измерений зависит от измерительной задачи, которую следует решить (точность результата измерений, быстрота его получения и др.). При решении любой измерительной задачи важно иметь такие средства измерений, в которых реализованы выбранные принципы измерений. Например, температуру можно измерить платиновым термометром сопротивления (реализованный принцип измерения — зависимость сопротивления платины от температуры) и термоэлектрическим термометром (реализованный принцип измерения — зависимость термоЭДС от разности температур). Безусловно, при разработке того или иного метода измерений принцип измерения влияет на выбор средства измерений. Но это не означает, что принцип измерения следует считать одним из основных компонентов при определении метода измерений. Метод измерений — это способ решения измерительной задачи, характеризуемый его теоретическим обоснованием и разработкой основных приемов применения средства (средств) измерений.

Методы измерений весьма разнообразны. Их появление обусловлено научно-техническим прогрессом. И все же основными из них являются метод непосредственной оценки (значение величины получают непосредственно по отсчетному устройству, например, отсчет по часам, по барометру-анероиду, амперметру) и метод сравнения с мерой (измеряемую величину сравнивают с величиной, воспроизводимой мерой, например, измерение массы на рычажных весах). Метод сравнения с мерой имеет ряд разновидностей. Широко распространен, в частности, так называемый нулевой метод (при сравнении измеряемой величины с величиной, воспроизводимой мерой, их различие сводят к нулю). Известны также контактный и бесконтактный методы измерений, при которых чувствительный элемент прибора приводится (контактный метод) или не приводится (бесконтактный метод) в контакт с объектом измерения. Так, измерение диаметра вала измерительной скобой осуществляется контактным методом, измерение температуры в доменной печи пирометром или параметров изделия на измерительной машине, снабженной электронными щупами, — бесконтактным методом.

Разновидность метода сравнения с мерой — метод замещения (замещение измеряемой величины мерой с известным значением). Например, взвешивание с поочередным помещением измеряемой массы груза и гирь на одну и ту же чашу весов относят к методу замещения. Очевидно, что выбор метода измерений зависит от его теоретической обоснованности, наличия необходимых средств измерений, их вида (мера, измерительный прибор и др.) и конструктивных особенностей. Например, чтобы решить такую простейшую измерительную задачу, как измерение высоты заводской трубы, можно выбрать один из следующих методов:

1. поднимаясь с рулеткой на трубу, произвести измерение (метод сравнения с мерой);

2. снабженному высотомером вертолету подняться до уровня трубы и измерить расстояние до земли (метод непосредственной оценки);

3. вычислить высоту трубы как катет прямоугольного треугольника на основании прямых измерений горизонтального расстояния до трубы и вертикального угла, образованного основанием и вершиной трубы (метод косвенных измерений).

Если метод измерений предусматривает разработку основных приемов применения средства измерений, то методика измерений — это, по сути дела, технология выполнения измерений с целью наилучшей реализации выбранного метода измерений. Методика измерений предопределяет требования к выбору средств измерений, порядок выполнения операций, необходимость соблюдения установленных условий измерений, числа измерений, способов обработки их результатов. В нашей стране разрабатываются нормативно-технические документы, устанавливающие конкретные методики измерений. Вместе с тем, хотя понятие «методика измерений» и используется в метрологической практике, оно не стандартизовано в рамках ГСИ. Учитывая имеющийся опыт разработки методик измерений, можно сформулировать следующее определение этого понятия: методика измерений — это установленная совокупность операций и правил, выполнение которых при измерении обеспечивает получение результатов измерений в соответствии с данным методом.

Часто повторяющиеся измерения обычно регламентируются нормативно-техническим документом, устанавливающим унифицированную методику измерений. Унификация методик имеет важное значение в обеспечении единства тех или иных измерений.

Источник

Методики (методы) измерений, аттестация методик измерений

Измерения, относящиеся к сфере государственного регулирования обеспечения единства измерений, должны выполняться по первичным референтным методикам измерений, референтным методикам измерений и другим аттестованным методикам измерений, за исключение методик измерений, предназначенных для выполнения прямых измерений, с применением средств измерений утвержденного типа, прошедших поверку.

Результаты измерений должны быть выражены в единицах величин, допущенных к применению в российской Федерации.

Необходимо отметить, что в федеральном законе «Об обеспечении единства измерений» и в ряде других документов, разработанных в его развитии, термины методика измерений и метод измерений используются, как синонимы, в то время как в РМГ 29-2913 «ГСИ. Метрология. Основные термины и определения» этим двум терминам соответствуют различные определения.

Можно отметить, что термин прямое измерение возник как противоположный термину косвенное измерение. Строго говоря, измерение всегда прямое и рассматривается как сравнение величины с ее единицей. В этом случае лучше применять термин прямой метод измерений.
Под косвенным методом измерений понимают определение искомого значения физической величины на основании результатов прямых измерений других величин, функционально связанных с искомой величиной.

Например, оценка величины тока по измерениям напряжения и сопротивления, с использованием зависимости I=U/R.
Весьма схож по определению с термином прямой метод измерений термин метод непосредственной оценки. Под этим термином понимают такой метод измерений, при котором значение величины определяют непосредственно по показывающему средству измерений. В настоящее время средство измерений, в том числе измерительная система, могут реализовывать и косвенные методы измерений, за счет реализации вычисления результата измерений на основе данных об измерении исходных величин. Поэтому метод непосредственной оценки не всегда является реализацией прямого метода измерений.

Для метода измерений, как приема или совокупности приемов сравнения измеряемой величины с ее единицей, не представляется возможным оценить результирующие показатели точности результатов измерений, поскольку при описании метода могут быть не указаны состав операций и характеристики используемых технических средств. Следовательно, аттестация метода измерений в указанном смысле невозможна.
Методики измерений, предназначенные для метода непосредственной оценки, вносятся в эксплуатационную документацию на средства измерений. Подтверждение соответствия этих методик измерений обязательным метрологическим требованиям к измерениям осуществляется в процессе утверждения типов данных средств измерений.

В остальных случаях подтверждение соответствия методик измерений обязательным метрологическим требованиям к измерениям осуществляется путем аттестации методик измерений.

Хотелось бы обратить внимание на то, что если принять это определение за основу, то можно утверждать, что первичная референтная методика должна обладать наивысшими показателями точности среди всех методик измерений величин того же рода и должна существовать процедура, подтверждающая приписываемые ему показатели точности.

Источник